无线传播与网络规划 课件 第4章 微蜂窝与室内传播预测模型.pptx

第4章微蜂窝与室内传播预测模型1

微蜂窝与室内传播预测模型2在密集城区等通信场景中，应用微蜂窝网络来增加移动通信系统容量，是一项被业界广泛使用的策略。关于市区微蜂窝系统的电波传播问题已经进行了充分的实验测量与理论研究建模。对于移动通信与WLAN应用来说，微蜂窝预测是密集城区无线网络规划与设计的重要工具。一般情况下，微蜂窝被定义为在密集城区环境中的一种蜂窝网通信场景，其覆盖面积小于1km，并且发射功率较低（小于1WERP）。这种微蜂窝网络的建设通常与城市建设相结合。在微蜂窝网络中，街道方向与单个建筑社区群对于电磁波信号的接收会产生重要影响。随着移动通信技术发展，室内通信质量的提升成为5G以及未来通信系统研究的重要内容，而室内环境无线传播特征的研究则是相关信道理论的基础。

§4.1微蜂窝预测模型 4.1.1基本原理和算法31.微蜂窝预测模型的近场距离微蜂窝预测模型中的近场距离是微蜂窝无线传播建模的重要参数，其可以由自由空间中平面双线反射模型推导得到，如图4.1所示。考虑微站场景，基站与终端之间距离远大于各自天线高度，反射波与地面夹角很小，因此终端接收到的信号s与接收功率为图4.1近场距离示意图

§4.1微蜂窝预测模型 4.1.1基本原理和算法41.微蜂窝预测模型的近场距离直射波与反射波的传输路径相位差表示为则，可以将接收功率表示为相位差的函数可见，当时，接收功率取最大值。此时，可以根据得到上式中定义为近场距离。在近场距离范围内，可以认为信号路径损耗遵循自由空间路径损耗，基本不受反射波影响。

§4.1微蜂窝预测模型 4.1.1基本原理和算法52.基本模型微蜂窝指的是小区半径小于1千米的蜂窝网络。在微蜂窝场景下，街道的方向与建筑物布局对于接收信号产生重要影响。尽管接收信号主要来自建筑物的多次反射波，而非穿透建筑物的透射波，但是路径损耗依然与传播路径中的建筑物个数存在联系。根据测量经验，建筑物的数目与体积的增大都会导致路径损耗增加。微蜂窝传播机制如图4.2所示。平面地形的微蜂窝预测公式为图4.2微蜂窝传播机制示意图为路径损耗斜率

§4.1微蜂窝预测模型 4.1.1基本原理和算法63.建筑对微蜂窝预测的影响（1）基本LOS场景假设最简单的微蜂窝网络场景，其中无建筑物遮挡，且地形为平面，那么路径损耗只存在由于电磁波扩散引起的传输损耗，则该理想状态平坦地形接收信号强度为

§4.1微蜂窝预测模型 4.1.1基本原理和算法73.建筑对微蜂窝预测的影响对于如图4.4所示的斜率上升地形，地表轮廓会影响接收信号。可以引入有效天线增益，将接收信号功率修正为图4.4上升坡地基站天线有效高度示意图其中，为基站天线有效高度，而为实际高度。

§4.1微蜂窝预测模型 4.1.1基本原理和算法83.建筑对微蜂窝预测的影响（2）NLOS场景假设地面平坦且不考虑建筑物高度，仅分析建筑物厚度对于损耗的影响。整个建筑物群的路径损耗可以表示为图4.3典型基站天线与建筑物布局关系示意图为穿过建筑区块后的接收信号(测量局部均值)。

§4.1微蜂窝预测模型 4.1.1基本原理和算法94.地形效应（1）非阴影区域考虑如图4.5所示的上坡地形场景，终端的接收信号受到建筑物1和建筑物2的遮挡，同时，地形轮廓也带来有效天线增益。受这两方面因素的影响，接收信号表示为图4.5NLOS场景非阴影区域通信场景示意图其中，为天线高度增益，为视距损耗，为有效天线增益，为建筑阻挡产生的传播损耗。

§4.1微蜂窝预测模型 4.1.1基本原理和算法104.地形效应（2）阴影区域当终端位于阴影区域或者受到刃形边缘遮挡时，路径损耗的分析会更为复杂，如图4.6所示。此时接收信号表示为图4.6NLOS场景阴影区域通信场景示意图其中，有效天线增益可基于地形轮廓来计算得到，而损耗由建筑阻挡产生，是由地形带来的衍射损耗。

§4.1微蜂窝预测模型 4.1.2典型微站电波传播损预估模型111.双线反射模型对于经典空间波传播模式的双线反射模型，接收机处的场强计算只需要考虑直射路径与地面反射路径的贡献。这种简单模式可以处理平坦地区的农村环境，同时也能适用于具有较低基站天线且只存在LOS径的微蜂窝小区。在这种情况中，尽管建筑物的墙壁会反射或绕射电波，并使得简单双射线反射模型中接收场强幅值剧烈或快速变化，但是并不会改变由双射线模型预测的整个路径损耗(幂定律指数n的值)。微蜂窝双线反射模型的路径损耗表示为在市区微蜂窝小区1800~1900MHz测量结果表明：1.的值在2.0~2.3之间，2.的值在3.3~13.3之间。3.对于理论上的双射